浅述绿色开采技术在煤矿开采中的应用

姓名:高磊

摘要：煤矿开采是我国能源工业的重要组成部分。长期以来，由于传统开采方式存在大量的环境污染和安全隐患等问题，已经引起了广泛的关注和讨论。为了解决这些问题，近年来绿色开采技术在煤矿开采中得到了广泛应用和推广。基于此，本文旨在探究绿色开采技术在煤矿开采中的应用，以期有效地减少煤矿开采对土地和水资源的破坏，保护生态环境，实现可持续发展。

关键词：绿色开采技术；煤矿开采；环境保护；应用

引言：煤炭是我国重要的能源资源，而煤矿开采过程中带来的环境问题也日益突出。绿色开采技术是在矿山环境保护、资源能源利用和矿区生态恢复等方面引入的一种新技术。在煤矿开采中，绿色开采技术可以降低煤矿对环境的负面影响，提高煤炭资源的有效利用率，促进矿区生态安全恢复，保障煤炭产业的可持续发展。

一、保水采煤技术

保水采煤技术的提出是在开采陕北侏罗纪煤田中萨拉乌苏组提出的，由于其地下水渗漏较为严重且生态环境严重恶化，提出尽量不破坏地下水资源结构的前提下进行采煤。采动岩层的移动和破坏不可避免地会对地下水体造成扰动，轻则改变水体的流动方向和标高，而重则会直接破坏水体，引发严重的突水灾害，因此在煤炭开采过程中，必须对地下水体的扰动进行充分的预测和控制[1]。在保水采煤过程中，要注意以下几点：

第一，在采煤过程中，要避免突水事故的发生，确保工作面的安全高效开采。可采用多种预防措施，如提前进行地质勘探，建立完善的水文地质资料库和地质应力变化监测系统，对采掘工作面周边的水文地质条件和地应力进行全面评估和预判，制定科学合理的开采方案和安全预警措施，同时还可以采用强化支护技术和应力敏感材料监测技术，及时掌握采空区的变形和应力状态，防止矿柱破裂或支护失稳而引发突水事故的发生。

第二，采取技术措施减少或避免采煤对含水层的破坏，保护地下水资源。一方面，排水会带来严重的环境问题，如地表塌陷和污染等；另一方面，排水中所含的可再生水资源能够被充分利用，提高煤炭企业的资源效益。因此在采煤中要采用一系列合理的技术手段，减少或避免采煤对含水层的破坏，并对排放的矿井水进行综合利用如先采低后采高、分层措施等，减少采煤对含水层的影响，还可以采用分层进风、开井压裂、人工降水等技术手段，增加含水层的压力，减少或避免采煤对含水层的破坏[2]。

第三，针对采动破坏后的含水层采取人工修复或促进其自修复的措施，促使含水层再次恢复到原始赋存状态。采煤对含水层的破坏不可避免，但如何修复和再生含水层，增加地下水资源的可持续利用，是保水采煤的一个重要方向。一方面，可以采用人工修复技术，如喷浆、封孔、人工充注等，对含水层进行补强和修复；另一方面，可以通过自然再生的方式，促使含水层再次恢复到原始赋存状态，如对于受破坏的含水层，可以通过前期管理和后期恢复，增加水源地的水文保护功能，促进含水层的自我修复。

第四，要对采动漏失水资源进行资源化利用，一定程度上实现“煤水共采”。矿井疏排水中的水资源是很有价值的，可以作为工业和民用用水的补充，也可以作为绿化、景观、养殖等领域的水源，因此在煤炭企业中，应推广采用煤矿地下水资源综合利用技术，将采动漏失水资源转化为有用的生产和生活用水，注意矿井水质的监测和管理，保证其符合国家环境质量标准和工业生产用水标准。

二、煤与瓦斯共采技术

煤层开采会引起周围岩层卸压增透效应，主要表现为三方面的破坏，但同时也为卸压瓦斯高产高效抽采创造了前提条件：（1）地应力封闭的破坏。在煤层开采时，因为采空区的出现，周围的岩体会发生变形和破裂，从而导致地应力的分布发生变化，引起地应力的封闭破坏，使得岩层之间的隔离作用减弱，从而增加了瓦斯的流动性和透气性。（2）层间岩层封闭的破坏。在煤层开采过程中，采空区的形成会引起周围的岩层受到卸压作用，从而产生裂隙和孔洞，裂隙和孔洞会连接起来形成一些通道，并将瓦斯带到采空区，从而增加了瓦斯的抽采量，同时改善煤层和围岩的透气性，提高瓦斯的流动性。（3）地质构造封闭的破坏。在煤层开采时，采空区的形成会引起周围的地质构造受到卸压作用，从而破坏了原本的封闭状态，使得瓦斯通过原本不能通过的通道，从而提高了瓦斯的抽采量[3]。这三种破坏之间的综合效应使得煤层、围岩的透气性系数增加，从而为煤与瓦斯共采技术提供便利。使用煤与瓦斯共采技术进行煤矿开采时，应当结合具体实际情况具体对待。

煤与瓦斯共采技术需要针对不同的矿井条件提出有针对性的瓦斯抽取新技术。在矿井深度、煤层厚度、瓦斯含量等不同情况下，需要选择不同的抽采方法和设备，例如在深部煤矿井下，要采用负压抽采技术，利用斜井和立井的组合，将井下瓦斯当地进行抽采；而在浅部煤矿中，要采用正压抽采技术，利用人工或自然通风的方式将瓦斯排放出去。煤矿瓦斯抽采设备的优化和改进要根据井下瓦斯含量、井壁稳定性、井下环境温度等因素，选用合适的瓦斯抽采设备，提高瓦斯抽采效率，降低瓦斯爆炸的风险。

煤与瓦斯共采技术要注重将井下瓦斯抽取与地面煤层气开采有机地结合起来。在地面煤层气开采过程中，煤层中的瓦斯也会被释放出来，因此将煤层气开采和瓦斯抽取有机地结合起来，不仅可以提高矿井的经济效益，还可以减少对周围环境的影响。地面煤层气开采可以利用基于分压和渗透理论的注水压裂、裂隙水平井等技术，使煤层中的瓦斯得以快速释放和收集。而井下瓦斯抽取则可以利用密闭井室、单向风门等装置进行底部排瓦斯，同时还能够降低矿井内的温度，提高工作环境的舒适度。

煤与瓦斯共采技术的应用要形成一整套属于煤与瓦斯共采的基础理论和技术体系，包括煤层气和瓦斯的产生、运移、地质条件和井下环境对气体赋存的影响等基础理论，同时还应该包括瓦斯抽取的技术路线、技术参数和设备标准等技术规范，不仅可以为矿山的安全生产提供科学的技术支撑，还可以为煤矿的绿色开采提供坚实的理论基础。

然而，实现煤与瓦斯共采并不是一件容易的事情，需要解决以下关键问题：（1）煤层瓦斯的解吸速度和煤岩的透气性是煤与瓦斯共采的首要问题。在煤矿的采掘过程中，由于矿井压力的变化，煤层中的瓦斯会被释放出来。由于煤层中的瓦斯解吸速度较慢，需要采取一定的措施来增加其解吸速度，同时煤岩的透气性也需要得到提高，以便更好地释放瓦斯[4]。（2）增加和稳定抽放的瓦斯浓度。在煤矿开采过程中，瓦斯的浓度会随着煤层深度的增加而增加，因此需要采取措施来增加和稳定抽放的瓦斯浓度。（3）低浓度瓦斯利用与提纯。在煤矿开采过程中，瓦斯的浓度不仅会随着煤层深度的增加而增加，还会存在低浓度瓦斯，低浓度瓦斯的利用和提纯是煤与瓦斯共采的一大难点。

结束语：总之，在煤矿开采中，通过采用保水采煤技术和煤与瓦斯共采技术，可以有效地减少煤矿对环境的破坏，保护生态环境，同时还能提高资源的利用率，实现可持续发展。因此煤矿企业应当重视绿色开采技术的应用，推动煤矿开采向着绿色环保的方向发展。

参考文献：
[1]师伟.低碳经济下煤矿绿色开采技术运用分析[J].西部探矿工程,2024,36(01):77-79.

[2]李宗鸿.煤矿开采技术向智能绿色开采方向的转型对策[J].当代化工研究,2024,(01):104-106.

[3]周曾勇.探讨采矿工程中绿色开采技术的应用[J].内蒙古煤炭经济,2023,(23):130-132.

[4]王子荣.煤矿中绿色开采技术的分析及应用[J].矿业装备,2023,(07):122-123.